Cientistas inventaram uma maneira mais eficiente de transformar a luz solar em combustível ilimitado

A vida vem absorvendo a luz do sol e armazenando-a como fonte de combustível por bilhões de anos. Mas os cientistas acabaram de colocar uma nova etapa nesse processo antigo que poderia finalmente nos fornecer a eficiência que precisamos para competir com os combustíveis fósseis.

Um estudo conduzido pela Universidade de Cambridge, no Reino Unido, resultou em uma maneira melhor de dividir a água em hidrogênio e oxigênio, ligando uma via da fotossíntese através de uma enzima chamada hidrogenase.

Embora não haja nada de novo em separar a água para criar um suprimento limpo de energia, a maioria dos métodos, até o momento, contam com catalisadores caros, o que torna difícil fazer com que os métodos se tornem economicamente viáveis.

Este novo processo pode mudar isso.

A fotossíntese é o rearranjo de água e dióxido de carbono em glicose, bloqueando a energia da luz para uso posterior enquanto libera oxigênio livre.

A fotossíntese tem feito um bom trabalho mantendo plantas, algas e certas bactérias vivas por alguns bilhões de anos. É também através da fotossíntese que foi acumulada a energia contida nos combustíveis fósseis que agora queimamos toneladas à todo o vapor.

Entretanto, a fotossíntese não é totalmente eficiente no que diz respeito ao armazenamento dessa energia. Afinal, as plantas só precisam de uma pequena porcentagem da energia solar que "chove" dos céus todos os dias.

Para nós, humanos, liberar toda essa energia armazenada por bilhões de anos na forma de carvão vem com o problema de também liberar todo o dióxido de carbono que, como sabemos, desencadeou uma série de problemas relacionados ao aquecimento global.

Os cientistas inventaram agora uma versão semi-artificial da fotossíntese que melhora a fórmula da natureza, reativando um processo há muito abandonado que a evolução deixou para trás.

A chave para essa invenção é uma antiga enzima conhecida como hidrogenase.

"A hidrogenase é uma enzima presente em algas que é capaz de reduzir os prótons em hidrogênio", diz a química e principal autora, Katarzyna Sokół.

"Durante a evolução, este processo foi desativado porque não era necessário para a sobrevivência, mas conseguimos contornar com sucesso a inatividade para alcançar a reação que queríamos - dividir a água em hidrogênio e oxigênio".

Imitar a fotossíntese em nome da coleta e armazenamento de energia é algo que os cientistas vêm testando e experimentando há anos. Mais do que apenas uma fonte de energia potencial, também poderia ajudar a limpar o dióxido de carbono em sua forma tradicional.

Mas, de acordo com Sokół, as tecnologias mais antigas simplesmente não dão conta de produzir energia nos níveis que as industriais necessitam hoje em dia, seja porque são muito caras, ineficientes ou porque usam materiais que apresentam seus próprios riscos como poluentes.

A abordagem de sua equipe foi criar uma célula eletroquímica - não diferente de uma bateria - baseada na bioquímica de coleta de luz de um processo chamado fotossistema II.

Isso proporcionou a voltagem necessária para que a enzima hidrogenase fizesse o seu trabalho, reduzindo o hidrogênio na água para que ele pudesse se separar do oxigênio e borbulhar como um gás.

Parece simples, em princípio, mas conectar sistemas artificiais com processos orgânicos pode ser tudo menos fácil.

"Este trabalho supera muitos desafios associados à integração de componentes biológicos e orgânicos em materiais inorgânicos para a montagem de dispositivos semi-artificiais e abre uma caixa de ferramentas para desenvolver futuros sistemas de conversão de energia solar", diz o autor e chefe do laboratório, Erwin Reisner. .

É improvável que esse processo seja o ponto final, ainda existem muito mais pesquisas a serem feitas. Encontrar o equilíbrio certo de materiais naturais e intervenção humana pode ser o ingresso para a energia solar barata e verdadeiramente limpa.

"Esta poderia ser uma ótima plataforma para o desenvolvimento de tecnologias solares", diz Sokół.

"A abordagem poderia ser usada para juntar outras reações para ver o que pode ser feito, aprender com essas reações e então construir peças sintéticas mais robustas de tecnologia de energia solar".

A economia de combustível de hidrogênio ainda está um pouco distante no futuro, com outros desafios a serem superados nas questões de armazenamento e transporte. Entretanto, pesquisadores do mundo todo também estão tendo muito progresso nessas áreas.

Com a nossa dependência de combustíveis fósseis continuando a impulsionar uma crise climática global, alternativas baratas e seguras são fortemente aguardadas.

Esta pesquisa foi publicada na Nature Energy.